郝梓雯 吳麗杰# 呂永康

(1.太原理工大學(xué)省部共建煤基能源清潔高效利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030024；2.太原理工大學(xué)煤科學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030024)

油脂是高級(jí)脂肪酸與甘油形成的酯。其中，油以不飽和高級(jí)脂肪酸甘油酯為主，常溫下為液體；脂肪以飽和高級(jí)脂肪酸甘油酯為主，常溫下為固體[1]。在生活中高油脂含量的廢物包括屠宰場(chǎng)、食用油精煉廠、牛奶奶油廠和食品加工廠的廢物，以及含油脂廢水、含油脂污泥、餐廚垃圾等。若處理不當(dāng)極易引起廢物腐敗，對(duì)大氣、水體、土壤造成污染，危害人體健康，并對(duì)后續(xù)廢物資源化利用帶來(lái)不利影響[2]2。例如含油脂的廢水，若直接進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，油脂的附著會(huì)引起活性生物質(zhì)漂浮，對(duì)污水處理系統(tǒng)、管道和節(jié)流器等產(chǎn)生負(fù)面影響[3]。所以選擇合適的含油脂廢物處理方式顯得尤為重要。與好氧處理相比，厭氧消化可以從廢物降解中生成甲烷，既節(jié)能環(huán)保，又能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，是處理含油脂廢物很好的選擇。LABATUT等[4]對(duì)玉米滲濾液、糞便、乳清、含油食品等約175個(gè)具有高度異質(zhì)性特征的底物進(jìn)行生物甲烷勢(shì)測(cè)試，其中富含油脂的底物平均比甲烷產(chǎn)率高達(dá)648.5 mL/(g·d)(以單位質(zhì)量底物揮發(fā)性固體產(chǎn)生的的甲烷體積計(jì))，含有高木質(zhì)纖維素成分的底物產(chǎn)甲烷潛力最低，平均比甲烷產(chǎn)率為106.5 mL/(g·d)。且對(duì)比典型有機(jī)物的成分碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂類、乙醇、乙酸、丙酸等，脂類具有最高的產(chǎn)甲烷潛能且標(biāo)準(zhǔn)狀況下的甲烷產(chǎn)量是最高的[5]。故可利用這一優(yōu)勢(shì)，選用厭氧消化技術(shù)，在無(wú)氧條件下，結(jié)合有機(jī)物去除和生產(chǎn)沼氣能源兩種形式，將廢物高度可持續(xù)降解。但在實(shí)際的厭氧消化操作中，還有很多的抑制因素，使得理論上的甲烷產(chǎn)量是不容易實(shí)現(xiàn)的。其中最重要的因素是中間產(chǎn)物長(zhǎng)鏈脂肪酸(LCFA)的抑制[2]3。LCFA吸附于細(xì)胞膜表面，阻礙細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)運(yùn)輸，抑制細(xì)胞活性，最終導(dǎo)致厭氧消化過(guò)程受到抑制[6]16。而且抑制一旦發(fā)生，需要相當(dāng)長(zhǎng)的恢復(fù)期[7]316。為了促進(jìn)含油脂廢物的厭氧消化過(guò)程順利進(jìn)行、有效地生成甲烷，對(duì)緩解LCFA抑制和抑制后恢復(fù)的策略進(jìn)行概括性論述。

1 LCFA的厭氧代謝機(jī)理

在厭氧消化過(guò)程中，油脂類化合物在水解菌及各種細(xì)胞外酶類作用下，水解產(chǎn)生LCFA和甘油，其中1 mol脂質(zhì)可以分解為1 mol甘油三酯和3 mol LCFA[8]37。甘油在糖酵解的作用下直接分解為低級(jí)的揮發(fā)性脂肪酸，然后在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌作用下生成乙酸和氫氣。常見(jiàn)的LCFA有亞油酸(C18H32O2)、油酸(C18H34O2)、硬脂酸(C18H36O2)、棕櫚酸(C16H32O2)、肉豆蔻酸(C14H28O2)和月桂酸(C12H24O2)[9]258。根據(jù)有無(wú)飽和雙鍵又分為飽和LCFA和不飽和LCFA。飽和LCFA在同型產(chǎn)乙酸菌的作用下通過(guò)β-氧化降解為乙酸和氫，最后在產(chǎn)甲烷菌作用下生成甲烷[10]10。β-氧化過(guò)程可用式(1)表示，脂肪酸與輔酶A(CoASH)結(jié)合進(jìn)行循環(huán)的β-氧化過(guò)程，即在每個(gè)循環(huán)中從脂肪乙酰輔酶A (CH3(CH2)nCO—S—CoA)中去除兩個(gè)碳原子，生成乙酸和氫氣[11]2。但降解LCFA 的微生物生長(zhǎng)緩慢，且需要低氫分壓的條件，因此LCFA的β-氧化成為其降解的限速步驟。對(duì)于不飽和LCFA，WENG等[10]13提出了不飽和LCFA可能從鏈飽和開(kāi)始，接著是β-氧化機(jī)制，也有部分不飽和LCFA可以直接進(jìn)行β-氧化反應(yīng)。不飽和LCFA比飽和LCFA的分解速率高[9]265。最后乙酸和氫氣在產(chǎn)甲烷菌作用下轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和水，過(guò)程可用式(2)和式(3)表示[11]3。含油脂廢物的降解過(guò)程如圖1所示[8]24。

圖1 含油脂廢物降解流程

CH3(CH2)nCOOH+2H2O→CH3(CH2)n-2COOH+CH3COOH+2H2

(1)

CH3COOH→CH4+CO2

(2)

4H2+CO2→CH4+2H2O

(3)

LCFA在微生物細(xì)胞表面的吸附被認(rèn)為是其產(chǎn)生抑制的主要因素[2]3。LCFA很容易包裹或吸附在微生物表面，阻礙可溶性有機(jī)物與微生物細(xì)胞之間的傳質(zhì)過(guò)程，可溶性中間體無(wú)法進(jìn)入微生物細(xì)胞及時(shí)分解，進(jìn)而加劇中間產(chǎn)物的積累，產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌的活性會(huì)受到抑制，最終導(dǎo)致厭氧消化過(guò)程的失敗[7]316。LCFA生物吸附還會(huì)引起污泥漂浮，也是導(dǎo)致厭氧消化過(guò)程惡化的主要因素之一[12]。由于油脂密度較小，在厭氧污泥中易漂浮，所以當(dāng)LCFA在生物質(zhì)的表層吸附后，生物質(zhì)密度、質(zhì)量等物理狀態(tài)發(fā)生改變，引起懸浮進(jìn)而導(dǎo)致污泥大量沖刷流失，致使厭氧消化過(guò)程失敗。

LCFA對(duì)厭氧消化的抑制是一種快速抑制但恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)的現(xiàn)象。KOSTER等[13]將厭氧污泥暴露在LCFA抑制濃度下僅7.5 min后，產(chǎn)甲烷活性就降低了50%。實(shí)驗(yàn)中若LCFA產(chǎn)生抑制后，想要恢復(fù)重新產(chǎn)甲烷可能需要幾個(gè)月的時(shí)間[7]322,[14]。LCFA抑制后恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)，甚至很難恢復(fù)的原因是，抑制后存活的產(chǎn)甲烷菌非常少。LCFA吸附在產(chǎn)甲烷菌表面，導(dǎo)致細(xì)胞通透性降低，阻礙了營(yíng)養(yǎng)鹽等有機(jī)物與細(xì)菌的傳質(zhì)過(guò)程，無(wú)法滿足其生長(zhǎng)的活性條件，致使產(chǎn)甲烷菌失活甚至死亡。即使稀釋后LCFA濃度不足以產(chǎn)生抑制，厭氧消化也很難繼續(xù)順利進(jìn)行。但實(shí)時(shí)熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)分析結(jié)果表明，LCFA在厭氧消化過(guò)程中對(duì)產(chǎn)甲烷菌的抑制作用是可逆的[9]264。

2 抑制的影響因素

2.1 LCFA濃度和種類

LCFA的濃度是影響它對(duì)厭氧消化抑制的一大因素，LCFA與碳水化合物和蛋白質(zhì)不同，即使在低濃度范圍也對(duì)細(xì)菌有阻礙作用，但程度不同[8]39。LCFA的抑制程度還隨著反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)LCFA濃度和微生物量的比率(也就是系統(tǒng)內(nèi)LCFA/生物量)變化而變化[7]319,[8]39。PALATSI等[15]4595對(duì)比評(píng)估添加活性接種劑降低LCFA/生物量、添加吸附劑吸附LCFA降低LCFA/生物量?jī)煞N方式，結(jié)果發(fā)現(xiàn)前一種方式下高微生物含量使得LCFA降解速率更快，還可以提高反應(yīng)對(duì)LCFA抑制的適應(yīng)性。WU等[16]422在食物垃圾與隔油池廢物的厭氧共消化研究中，探明脂質(zhì)負(fù)荷率的上限為1.61 g/(L·d)，當(dāng)脂質(zhì)/總固體增加到70%時(shí)將會(huì)發(fā)生抑制，導(dǎo)致厭氧消化過(guò)程失敗。在抑制后恢復(fù)方面，LCFA/生物量也是一個(gè)重要的影響因素。WU等[7]321將被LCFA抑制的污泥與接種劑混合，提高了混合液中的生物量，降低了LCFA濃度，使LCFA/生物量減小，觀察到受抑制污泥恢復(fù)產(chǎn)甲烷的時(shí)間縮短。但在LCFA對(duì)產(chǎn)甲烷菌活性的影響實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，LCFA濃度對(duì)抑制產(chǎn)甲烷菌活性起主要作用，而LCFA/生物量在其測(cè)試范圍僅起到次要作用[17]。

這種由于LCFA高初始濃度引起的抑制作用稱為濃度依賴性，它也與LCFA的鏈長(zhǎng)和飽和程度有關(guān)。在對(duì)產(chǎn)甲烷菌的不利影響中，更長(zhǎng)的鏈長(zhǎng)和更多的不飽和鍵對(duì)其抑制更為明顯[18]。例如SOUSA等[19]4240研究發(fā)現(xiàn)不飽和油酸對(duì)產(chǎn)甲烷菌的抑制作用比飽和硬脂酸和棕櫚酸更大。

2.2 厭氧微生物和污泥的種類

不同的厭氧微生物受LCFA抑制影響的方式、敏感程度、耐受程度不同，這可能與其細(xì)胞膜特性和成分等不同有關(guān)[19]4239。相比革蘭氏陰性菌，革蘭氏陽(yáng)性菌和產(chǎn)甲烷菌的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)相似，更容易被LCFA抑制[20]432。與氫營(yíng)養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌相比，乙酸型產(chǎn)甲烷菌更易受LCFA的影響，嗜高溫菌比嗜中溫菌對(duì)LCFA抑制更敏感[19]4239。

懸浮污泥和顆粒污泥、經(jīng)過(guò)油脂馴化和未經(jīng)油脂馴化的污泥等不同種類污泥受LCFA抑制的效果也不同。研究表明懸浮污泥、顆粒污泥和絮凝污泥的比表面積和粒徑不同，具有更大比表面積的懸浮和絮凝污泥更易受到油脂的抑制[21]。經(jīng)過(guò)油脂馴化的污泥中具有更豐富的LCFA分解菌，因此對(duì)LCFA抑制的耐受能力更高[22]266。

2.3 反應(yīng)條件

反應(yīng)的溫度、pH及氫分壓等條件也會(huì)影響LCFA的抑制，由于LCFA的降解過(guò)程受不同反應(yīng)條件的制約，若其降解過(guò)程受阻，大量的LCFA累積將對(duì)厭氧過(guò)程造成抑制。HWU等[23]在兩個(gè)中溫(30、40 ℃)和一個(gè)高溫(55 ℃)下進(jìn)行LCFA抑制實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)提高操作溫度使乙酸型產(chǎn)甲烷菌對(duì)油酸的抑制更加敏感。由于較高的溫度可以增加LCFA的溶解度，增強(qiáng)了其生物利用度，因此高溫下LCFA的抑制作用更加明顯。根據(jù)Monod型速率方程，在LCFA降解的產(chǎn)酸反應(yīng)過(guò)程中，pH過(guò)低會(huì)對(duì)分解反應(yīng)產(chǎn)生抑制，使反應(yīng)難以繼續(xù)進(jìn)行，因產(chǎn)甲烷菌適宜在中性條件生長(zhǎng)，最佳pH一般在6.6～7.6之間[8]41。MONTAéS等[24]通過(guò)調(diào)控pH，使之在產(chǎn)甲烷菌的最佳pH范圍內(nèi)，對(duì)比不調(diào)控pH的反應(yīng)，其生物產(chǎn)甲烷速率明顯提高。從微生物和熱力學(xué)理論分析，為使LCFA進(jìn)一步降解，需要低氫分壓的條件。由于LCFA在產(chǎn)乙酸菌作用下進(jìn)行β-氧化生成乙酸和氫氣是非自發(fā)反應(yīng)，且反應(yīng)需要有利的熱力學(xué)條件即吉布斯自由能的變化量小于零，因此只有當(dāng)氫氣濃度足夠低時(shí)，平衡發(fā)生移動(dòng)，朝著生成氫氣的方向反應(yīng)，整個(gè)消化過(guò)程才能順利進(jìn)行[8]44,[20]431。

3 緩解抑制和抑制后恢復(fù)策略

3.1 LCFA抑制的應(yīng)對(duì)策略

3.1.1 稀 釋

高濃度LCFA是影響含油脂廢物厭氧消化的一個(gè)重要因素，LCFA積累并在污泥及細(xì)菌表面吸附，造成厭氧消化過(guò)程的抑制[7]316。加水稀釋可以降低LCFA的濃度，減少它在污泥及細(xì)菌表面的吸附，從而緩解LCFA對(duì)厭氧消化的抑制作用。

也可以將稀釋作為厭氧污泥抑制后恢復(fù)的一種策略。例如WU等[7]318將被抑制的污泥按20%(體積分?jǐn)?shù))、40%、60%和80% 4種不同配比稀釋，發(fā)現(xiàn)80%的水稀釋對(duì)抑制污泥的快速恢復(fù)有積極作用，通過(guò)稀釋的方法降低了反應(yīng)物中LCFA的濃度，使部分吸附的LCFA回到液相中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，受到抑制的污泥恢復(fù)產(chǎn)甲烷。

3.1.2 預(yù)處理

含油脂廢物具有很大的產(chǎn)甲烷潛力，但也因油脂成分對(duì)其厭氧消化過(guò)程造成抑制，所以需要對(duì)含油脂廢物進(jìn)行適當(dāng)預(yù)處理，促進(jìn)油脂底物的分解和利用，這樣既不損失含油脂廢物的產(chǎn)甲烷能力，同時(shí)還能緩解抑制。例如劉伊等[25]利用高溫濕熱預(yù)處理餐廚垃圾，增加了油脂等有機(jī)大分子的溶解性。李洋洋[6]86利用熱調(diào)質(zhì)預(yù)處理餐廚垃圾，使大分子有機(jī)質(zhì)預(yù)水解，提高了油脂的溶出率，緩解了油脂對(duì)后續(xù)厭氧消化過(guò)程的不利影響。此外還可以輔助采用多種物理和化學(xué)手段，對(duì)含油脂廢物進(jìn)行預(yù)處理。例如彭立宇[26]在餐廚垃圾的預(yù)處理階段加入油脂降解菌重點(diǎn)對(duì)油脂進(jìn)行分解利用，同時(shí)輔助以超聲破碎和檸檬酸添加等手段促進(jìn)高油脂底物的降解，進(jìn)一步強(qiáng)化了餐廚底物的深度處理。徐一雯等[27]用超聲、堿熱、微波等手段預(yù)處理餐廚垃圾，促進(jìn)了基質(zhì)中脂肪等大分子有機(jī)物溶出分解，提高了反應(yīng)器的產(chǎn)甲烷速率，緩解了廚余垃圾碳氮比較低、營(yíng)養(yǎng)元素不均衡等問(wèn)題。含油脂廢物僅靠微生物自身分泌的脂肪酶難以滿足油脂快速水解的要求，可以加入外源脂肪酶進(jìn)行預(yù)處理，促進(jìn)油脂的水解，厭氧消化的甲烷產(chǎn)量也會(huì)隨之增加[28]。但CIRNE等[29]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)脂肪酶添加量達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)加劇中間產(chǎn)物L(fēng)CFA的累積，進(jìn)而抑制甲烷生成，因此適當(dāng)?shù)闹久柑砑恿繉?duì)預(yù)處理十分重要。

3.1.3 共消化

厭氧共消化是在反應(yīng)器中同時(shí)對(duì)不同種類的廢物進(jìn)行生物降解，有利于創(chuàng)造所需營(yíng)養(yǎng)元素的適當(dāng)比例，含油脂廢物采用厭氧共消化還可以調(diào)節(jié)LCFA/生物量，稀釋LCFA等抑制成分，提高反應(yīng)器的緩沖能力[15]4593。目前餐廚垃圾和污水、污泥和牛糞等其他成分的厭氧共消化已經(jīng)越來(lái)越普遍。且大多數(shù)共消化的研究在緩解LCFA抑制、提高處理效率和甲烷產(chǎn)量方面都觀察到顯著的改善。AMHA等[30]同時(shí)添加食物垃圾、油脂進(jìn)行厭氧共消化，發(fā)現(xiàn)共消化對(duì)甲烷生成具有積極影響。在共消化中油脂成分分散更均勻，緩解了中間產(chǎn)物的累積，使微生物能更大程度地降解油脂[16]423。但在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，對(duì)參與厭氧共消化的底物添加比例有一定要求，若添加比例不當(dāng)，反應(yīng)仍會(huì)受到過(guò)量LCFA的抑制，導(dǎo)致運(yùn)行失敗。WU等[16]425將食物垃圾和隔油池廢物以脂質(zhì)/總固體為55%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的比例進(jìn)行厭氧共消化，甲烷產(chǎn)量比食物垃圾的單獨(dú)消化提高了68%，而當(dāng)脂質(zhì)/總固體為70%時(shí)將會(huì)導(dǎo)致厭氧過(guò)程失敗。PAN等[31]將餐廚垃圾與污泥按1∶1(體積比)混和時(shí)，其共消化的產(chǎn)甲烷量是單獨(dú)消化的4.49倍。

厭氧共消化也可作為一種使LCFA抑制后快速恢復(fù)的策略。PALATSI等[15]4594通過(guò)添加活性接種劑，觀察到抑制污泥的恢復(fù)時(shí)間縮短。WU等[7]321將受抑制的污泥與接種劑混合，一段時(shí)間后受抑制的污泥恢復(fù)產(chǎn)甲烷，且接種劑的比例越高，恢復(fù)產(chǎn)甲烷時(shí)間越短。

3.1.4 添加劑

添加吸附劑將LCFA吸附、添加一價(jià)陽(yáng)離子將LCFA轉(zhuǎn)化為可溶性懸浮鹽、添加二價(jià)或三價(jià)陽(yáng)離子產(chǎn)生LCFA的沉淀鹽等，都可減少LCFA的生物利用度，達(dá)到緩解其抑制的目的[32]。常用的吸附劑有沸石、膨潤(rùn)土、氯化鈣、黏土、氫氧化鐵、陽(yáng)離子等。表1介紹了一些使用不同添加劑以緩解LCFA抑制的方法及產(chǎn)生的效果。

表1 不同添加劑對(duì)緩解LCFA抑制的效果

WU等[7]317在受LCFA抑制的污泥中加入膨潤(rùn)土，一定程度上加快了其抑制后恢復(fù)的速度，是一種可行的LCFA抑制后恢復(fù)策略。但與添加膨潤(rùn)土相比，添加氯化鈣在縮短抑制后恢復(fù)時(shí)間、減少試劑用量方面效果更好[40]。ROY等[41]在含硬脂酸和油酸的培養(yǎng)基中添加氯化鈣培養(yǎng)，可以有效逆轉(zhuǎn)LCFA抑制消化的現(xiàn)象。

3.2 微生物對(duì)抑制影響的應(yīng)對(duì)策略

3.2.1 微生物馴化

許多研究證明，經(jīng)油脂馴化的接種劑能有效緩解LCFA引起的抑制，提高反應(yīng)器的穩(wěn)定性[22]267。這是由于油脂馴化后的接種劑充分增殖了具有分解LCFA能力的細(xì)菌，可提高對(duì)油脂的生物降解能力。也有研究將添加脂肪后污泥受抑制情況解釋為厭氧微生物對(duì)脂類的適應(yīng)程度，因此可將經(jīng)過(guò)油脂馴化的接種劑對(duì)LCFA的耐受性解釋為一種適應(yīng)性[42]。PEREIRA等[43]614研究發(fā)現(xiàn)，添加油脂馴化的接種劑比未添加的產(chǎn)甲烷率提高了50%。ALVES等[22]269證明了添加預(yù)先與油脂接觸的污泥可增加反應(yīng)對(duì)油酸抑制的耐受性。

WU等[7]319將受抑制污泥與經(jīng)過(guò)油脂馴化的污泥按不同比例接種，發(fā)現(xiàn)隨著經(jīng)過(guò)油脂馴化的污泥接種比例的提高，受抑制污泥的恢復(fù)時(shí)間縮短，且在中溫條件下，添加經(jīng)過(guò)油脂馴化的接種物甚至比添加膨潤(rùn)土的策略能更快地恢復(fù)產(chǎn)甲烷。PEREIRA等[43]620也在添加經(jīng)油脂馴化的接種劑后，發(fā)現(xiàn)因LCFA抑制引起的恢復(fù)期變短。

3.2.2 生物質(zhì)再循環(huán)

生物質(zhì)再循環(huán)，一方面將馴化后具有更強(qiáng)脂質(zhì)降解能力的生物質(zhì)保存并再循環(huán)利用；另一方面，通過(guò)再循環(huán)，改善了反應(yīng)器內(nèi)物質(zhì)分布，調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)LCFA/生物量，有效緩解LCFA對(duì)厭氧消化的抑制。有研究發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)再循環(huán)可顯著降低LCFA對(duì)產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)甲烷菌的抑制效應(yīng)[44]。在處理含脂質(zhì)廢水時(shí)，循環(huán)會(huì)對(duì)含脂質(zhì)廢水起保護(hù)作用，并通過(guò)降低LCFA濃度提高反應(yīng)的穩(wěn)定性[43]612。PEREIRA等[43]617研究發(fā)現(xiàn)，再循環(huán)降低了β-氧化過(guò)程的速率限制，流動(dòng)稀釋了LCFA的濃度，對(duì)緩解因LCFA引起的抑制有顯著效果。

3.2.3 微生物固定

在傳統(tǒng)的厭氧消化過(guò)程中，大量厭氧微生物隨著出料被排出，反應(yīng)器內(nèi)無(wú)法保持很高的微生物活性。添加微生物載體，為微生物的存留和生長(zhǎng)提供了良好的條件，可以將微生物細(xì)胞停留時(shí)間延長(zhǎng)，促進(jìn)LCFA的降解，緩解其抑制作用。WANG等[45]將聚氨酯泡沫立方作為生物膜載體加入?yún)捬跣蚺椒磻?yīng)器中，在有機(jī)負(fù)荷速率3.5～5.0 g/(L·d)、水力停留時(shí)間13.3 d下運(yùn)行，微生物細(xì)胞停留時(shí)間為89～150 d，污泥停留時(shí)間為24～36 d。已有研究論證了LCFA/生物量會(huì)影響厭氧消化效率[15]4593。因此，添加微生物載體，使反應(yīng)器內(nèi)微生物的數(shù)量和種類在一個(gè)很高的活性水平，降低LCFA/生物量，可以起到緩解LCFA對(duì)厭氧消化的抑制作用，提高厭氧消化效率[46]。SHAO等[47]添加聚酯無(wú)紡布填料作為微生物載體，對(duì)比不添加填料的空白對(duì)照組產(chǎn)甲烷率提高了161%。CHEN等[48]利用碳布這種導(dǎo)電性微生物載體，使微生物附著，同時(shí)通過(guò)載體自身的導(dǎo)電性促進(jìn)互營(yíng)菌之間的直接電子轉(zhuǎn)移，提高了厭氧消化速率。

3.2.4 反應(yīng)器的改良

研究者們考量厭氧消化含油脂廢物的優(yōu)勢(shì)與弊端，對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行改良、開(kāi)發(fā)并設(shè)計(jì)了新型反應(yīng)器，以緩解LCFA的抑制作用，提高反應(yīng)器處理效率。ALVES等[49]設(shè)計(jì)了一種專為處理富含LCFA的廢水的高效厭氧消化反應(yīng)器，將廢水中LCFA在生物質(zhì)上包裹造成的污泥漂浮問(wèn)題，作為保留生物量的一種手段，并設(shè)置了一個(gè)用于保留沉降生物質(zhì)的二次處理系統(tǒng)，使微生物保留并循環(huán)利用，起到緩解LCFA抑制的作用。HARIDAS等[50]在反應(yīng)器中設(shè)置由浮力聚苯乙烯顆粒組成的顆粒濾床，將生物質(zhì)過(guò)濾，并在過(guò)濾器反沖洗過(guò)程中，將固體重新返回反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)，很好地保留了其生物產(chǎn)甲烷能力。KIM等[51]利用連續(xù)攪拌式產(chǎn)酸反應(yīng)器和上流式厭氧污泥床產(chǎn)甲烷反應(yīng)器組成兩相反應(yīng)器，對(duì)比傳統(tǒng)的上流式厭氧污泥床的單相反應(yīng)器，更多的LCFA被降解，反應(yīng)器的產(chǎn)甲烷率提高。WANG等[52]采用厭氧序批式反應(yīng)器處理含油脂廢物，與傳統(tǒng)的攪拌釜反應(yīng)器相比，能更好地適應(yīng)高有機(jī)負(fù)荷的環(huán)境，設(shè)置固液分離板還可以阻隔大塊污泥上浮，保證了厭氧共消化反應(yīng)體系的穩(wěn)定性。

4 結(jié) 語(yǔ)

含油脂廢物具有很高的產(chǎn)甲烷潛力，但厭氧消化含油脂廢物很容易受到LCFA的抑制，阻礙厭氧消化進(jìn)程，因此探究緩解LCFA抑制及其抑制后的恢復(fù)策略具有重要意義。根據(jù)不同策略所對(duì)應(yīng)的抑制影響因素，可將其劃分為以下3種：為解決LCFA濃度對(duì)抑制的影響，采用共消化、預(yù)處理、添加吸附劑等方式，減少LCFA在微生物表面的吸附量，從而緩解LCFA對(duì)厭氧消化的影響；應(yīng)對(duì)微生物對(duì)LCFA抑制的影響，可選用接種油脂馴化的接種劑、生物質(zhì)再循環(huán)、微生物固定等方式保留和豐富可降解LCFA的細(xì)菌，使LCFA充分降解，緩解其抑制作用；另外可從反應(yīng)器著手，利用LCFA厭氧代謝機(jī)理設(shè)計(jì)改良反應(yīng)器，緩解LCFA對(duì)厭氧消化的抑制。